Измерительный трансформатор тока — это устройство, предназначенное для контроля и измерения напряжения, тока, фазы электрического сигнала в контролируемой цепи. Он применяется только в тех случаях, когда нет возможности использовать стандартные приборы для определения величины различных показателей. Этот полезный прибор можно купить по сравнительно небольшой цене или изготовить своими руками.
Общие сведения
Перед тем как определить, для чего нужен трансформатор тока, необходимо подробно изучить его устройство, назначение, разновидности и основные преимущества. Вся эта информация поможет выбрать максимально эффективную модель для каждой конкретной установки.
Назначение и устройство
Измерительный трансформатор используется не так часто, как другие виды этого прибора. Это обусловлено его узкой направленностью, которая позволяет максимально качественно выполнять возложенную на него функцию.
Назначение трансформатора тока может быть разнообразным. Наиболее часто используют устройства такого типа в следующих целях:
Уменьшение величины первичного тока до требуемых значений. Благодаря этому появляется возможность внедрения электронных счётчиков, амперметров и прочих унифицированных измерительных устройств.- Обеспечение гальванической развязки между большим и маленьким напряжением. Это позволяет обезопасить обслуживающий персонал от удара электрическим током и прочих неприятностей.
Устройство токового трансформатора отличается своей простотой и доступностью. В нём может легко разобраться не только высококвалифицированный электрик, но и новичок. Прибор включает в себя следующие составные части:
- Замкнутый сердечник. Он представляет собой объединённый набор пластин, изготовленных из листовой электротехнической стали.
- Первичная обмотка, имеющая стандартное количество витков.
- Одна или две вторичные обмотки.
Основные параметры
Технические характеристики всех измерительных трансформаторов тока описываются несколькими основными параметрами. Они обязательно указываются в паспорте устройства или другой прилагаемой документации. Специалисты рекомендуют по этим показателям выбирать модель прибора, которую мастер может установить на ту или иную конструкцию. Главные параметры:
- Номинальное напряжение. Величина этого показателя для каждой конкретной модели трансформатора указывается в техническом паспорте. В зависимости от разновидности прибора она может составлять от 0,66 до 1150 кВ.
- Номинальный ток первичной обмотки. Этот важный параметр можно найти в технической документации и литературе. Некоторые производители указывают его в паспорте. Величина тока зависит от исполнения прибора и варьируется от 1 до 40 тыс. ампер.
- Номинальный ток во вторичной обмотке. В отличие от предыдущего показателя, этот имеет стандартные значения (1 или 5 ампер). Трансформаторы, которые изготавливаются по индивидуальному заказу, могут иметь параметр, который будет равен 2 или 2,5 А.
- Коэффициент трансформации. Он представляет собой значение, показывающее соотношение показателей тока в первичной и вторичной обмотках. Профессионалы различают 2 разновидности этого коэффициента (действительный и номинальный) и используют их в различных расчётах.
Преимущества и недостатки
Для того чтобы лучше понять принцип действия и назначение трансформаторов тока, необходимо рассмотреть все достоинства и недостатки этого устройства. Положительных сторон намного больше, поэтому приборы пользуются популярностью у потребителей.
Преимущества измерительных трансформаторов:
минимальные затраты материала на изготовление сердечника и обмоток;- небольшие размеры;
- малый вес;
- длительный срок службы устройства;
- устойчивость к намагничиванию постоянным током;
- высокий технологический запас по классу точности;
- дешевизна прибора.
Несмотря на большое количество достоинств, у измерительных трансформаторов есть и несколько недостатков. Их обязательно нужно брать во внимание перед покупкой устройства и началом его использования. В противном случае можно столкнуться с различными трудностями, которые осложнят работу прибора и увеличат вероятность возникновения поломок.
Среди наиболее значимых недостатков выделяются такие:
- низкая чувствительность при малом токе;
- зависимость точности показаний от внешних магнитных полей;
- большая чувствительность к колебаниям тока;
- высокое потребление электроэнергии самим устройством.
Разновидности конструкций
Измерительные токовые трансформаторы выпускаются различных типов. Все они имеют одно и то же назначение, но отличаются составными элементами и принципом действия. Каждая разновидность применяется для достижения определённых целей, что позволяет выбирать оптимальный вариант для каждого случая.
Катушечного типа
Этот вид измерительных трансформаторов считается наиболее простым по конструкции. Свою популярность он приобрёл ещё в советские времена, когда не было более качественных и эффективных устройств. Состоит катушечный прибор из следующих элементов:
защитный корпус;- вторичная и первичная обмотка;
- клеммная колодка;
- контакты;
- восьмёрочная или петлевая обмотка.
Такие трансформаторы имеют небольшие размеры и приемлемую цену, которая обусловлена возможностью механизации обмоточных работ. Несмотря на это, приборы имеют несколько значимых недостатков, которые снижают их популярность среди потребителей.
К ним относят:
- низкое разрядное напряжение, которое становится следствием слабой катушечной изоляции;
- возможность использования только при небольших номинальных напряжениях (не более 3 кВ);
- способность работать только при пониженных требованиях к электрической прочности.
Проходной трансформатор
Эти устройства считаются наиболее часто используемыми. Они нашли широкое применение в различных распределительных приборах, рассчитанных на напряжение от 6 до 35 кВ. Их устройство не отличается особой сложностью.
Конструкция состоит из таких частей:
- литой эпоксидный корпус;
- магнитопровод;
- первичная обмотка;
- вторичная обмотка.
Трансформаторы этого типа ценятся за то, что дают возможность в закрытых распределительных устройствах сэкономить проходной изолятор. Среди других преимуществ прибора выделяют такие:
- малые габариты;
- высокая электродинамическая стойкость.
Стержневое устройство
Стержневые трансформаторы часто называют одновитковыми. Главная их особенность — увеличение точности при повышении силы тока и уменьшение — при понижении. Она обусловлена тем, что первичная обмотка только один раз проходит через отверстие сердечника, что приводит к численному равенству количества ампер-витков и номинального тока.
Устройство состоит из следующих деталей:
- железный магнитопровод (сердечник);
- стержень проходного изолятора;
- вторичная и первичная обмотка.
В стержневых трансформаторах токах сердечники могут иметь круглую или прямоугольную форму. От этого будет зависеть длина магнитного пути, которая должна иметь определённое значение для каждого конкретного случая. В большинстве ситуаций специалисты рекомендуют использовать круглые сердечники, которые снизят магнитные потери и увеличат эффективность устройства.
Шинный прибор
Шинные трансформаторы представляют собой изделия, в конструкцию которых входят сердечники со вторичной обмоткой, а первичная — отсутствует. В главной изоляции прибора предусмотрено специальное отверстие, через которое пропускается шина распределительного устройства, выполняющая роль первичной обмотки.
Эта разновидность трансформатора очень похожа на стержневую. Лишь при малых показаниях напряжения через отверстие в сердечнике прокладывают несколько витков проводника, что даёт возможность получить многовитковую конструкцию прибора.
Основными преимуществами шинного трансформатора считаются:
- простота конструкции;
- лёгкость проведения монтажных, ремонтных и профилактических работ;
- возможность использовать устройство не только при малых номинальных токах, но и при высоких (более 2 тыс. ампер);
- высокая электродинамическая стойкость, обусловленная устойчивостью шинной конструкции.
Схемы подключения
Для того чтобы устройство эффективно работало и качественно выполняло возложенные на него функции, нужно правильно его подключить. Для этого следует руководствоваться одной из стандартных схем, позволяющих удовлетворить требования владельцев оборудования. Только в этом случае можно добиться желаемого результата и выполнить работу за максимально короткий промежуток времени.
Основные схемы соединения трансформаторов и обмоток реле:
Звезда. Этот вариант подключения предусматривает установку трансформаторов тока во всех фазах. Их вторичные обмотки соединяются с соответствующими элементами реле в виде звезды, а нулевые точки — с общим проводом. Такая схема используется только в защитных устройствах, предотвращающих короткие замыкания.- Неполная звезда. Единственное отличие этого способа подключения от звезды — установка трансформаторов только в двух фазах.
- Треугольник. Вторичные обмотки всех трансформаторов последовательно соединяются друг с другом при помощи разноимённых выводов. К вершинам образованного треугольника подключаются реле, соединённые в звезду. Этот вариант применяется для дистанционных и дифференциальных защит.
- Неполный треугольник. Отличительная черта этой схемы подключения — использование вторичных обмоток, установленных не во всех фазах, а только в двух. Такой вариант применяется для защиты двигателей от междуфазных коротких замыканий.
Правила обслуживания
В большинстве случаев срок службы измерительного токового трансформатора составляет около 20 лет. Чтобы продлить этот срок на 10 и более лет, необходимо правильно обслуживать устройство и в нужное время проводить профилактические мероприятия.
Основные требования, которые нужно соблюдать для увеличения срока службы трансформатора:
Необходимо регулярно проводить визуальный осмотр на предмет наличия различных неисправностей. Чаще всего это помогает выявить большинство поломок на начальной стадии и быстро устранить их.- Контролировать нагрузку в первичных цепях и стараться не допускать превышения максимальных значений.
- Если в первичной цепи имеются какие-либо контакты, то рекомендуется тщательно осматривать их на предмет наличия дефектов или видимых повреждений.
- Большинство поломок и коротких замыканий возникает в результате проблем с внешним изоляционным слоем. Он нарушается из-за неправильного использования устройства, скопления грязи и влаги, а также воздействия высоких или низких температур.
- Все профилактические проверки и ремонт следует проводить в соответствии с действующими нормативами.
- При обнаружении какой-либо крупной поломки или мелкой неисправности необходимо сразу же отключить электропитание и выполнить замену прибора.
- Повреждённый трансформатор тока могут ремонтировать только специальные службы, где работают высококвалифицированные специалисты с большим опытом работы. Самостоятельный ремонт может стать причиной дополнительных поломок, которые невозможно будет исправить.
Измерительный токовый трансформатор — это полезное устройство, позволяющее измерять и регулировать различные параметры системы. При правильном выборе прибора, его установке и соблюдении всех рекомендаций профессионалов можно продлить срок службы аппарата, а также снизить вероятность появления каких-либо проблем.
